作为一种性价比优越的大口径压力输水管材,预应力钢筒混凝土管(PCCP)近些年在我国得到了广泛的应用。但是在工程应用中,PCCP也出现了一些诸如裂缝、断丝等较为严重的结构性能退化现象,对管线的安全运行造成影响。本文基于有限元分析以及现场监测试验对运行与环境荷载作用下PCCP的结构响应展开研究,深入分析PCCP管线的力学承载性能、损伤破坏模式以及失效机理等,对PCCP的结构状态做出安全评价。本文内容主要包括以下几个方面:(1)施工和运行荷载作用下PCCP的力学响应分析:基于ABAQUS软件分析完好PCCP与断丝PCCP在施工和运行荷载作用下的力学响应,并对砂浆保护层设计的相关参数进行讨论。研究表明,完好PCCP的设计安全裕度较大,断丝PCCP的承载力则显著下降,断丝数量为影响PCCP内压承载力的最主要因素,现行的PCCP设计标准在设计砂浆强度取值以及砂浆层开裂控制条件方面存在缺陷;(2)基础缺陷条件下PCCP的力学响应分析:分析地基不均匀沉降条件下PCCP管线接头的相对转角、混凝土管芯的应变分布和发展以及承插口的响应机理和破坏模式等,对地基不均匀沉降下PCCP的结构状态做出安全评价。研究表明,柔性接头使PCCP具有一定的地基适应性,但当地基不均匀沉降过大时,承插口结构损伤会加速PCCP结构性能的退化;(3)PCCP结构性能分布式光纤监测试验:基于分布式光纤传感技术对某供水工程的PCCP进行长期结构状态监测,通过监测数据分析评价PCCP的结构性能,并研究分布式光纤传感器的监测性能。研究表明,分布式光纤传感器能够较为准确地获得PCCP的应变情况,监测数据与数值模拟结果的吻合表明PCCP与传感器均处于正常工作状态。